مقدمة إلى مبدأ عمل الاتصالات الألياف البصرية

يعلم الجميع أن موجات الراديو يمكنها نقل المعلومات ، لذا هل يمكن لموجات الضوء أيضًا إرسال المعلومات ؟ يمكن لموجات الضوء نقل المعلومات عبر كابلات الألياف البصرية ، وهي اتصالات الألياف البصرية. هل يمكن نقل الصوت باستخدام الضوء العادي ؟ لا. يمكن سماع نخر خافت فقط من مثل هذا الهاتف الخفيف. والسبب هو أن الضوء العادي مختلط مع ضوء من العديد من الأطوال الموجية المختلفة (التردد) ولها اتجاه ضعيف. استخدامه لنقل الصوت يشبه برامج استقبال الراديو من ترددات عديدة في نفس الوقت. وتتداخل الأصوات المختلفة وتنتقل إلى جهاز الاستقبال ، مما يجعل من المستحيل على الناس سماع الصوت بوضوح.

1. مبدأ عمل الاتصالات الألياف البصرية

في ، اخترع فيزيائي شاب من الولايات المتحدة الأمريكية يدعى ميومان ليزر باستخدام الياقوت كجسم مثير ، والذي أنتج ضوءًا عالي التركيز مع اتجاه تردد واحد ، يسمى الليزر. لم يكن الاتصال البصري ممكنًا إلا بعد اختراع الليزر. لكن الليزر ينتقل عبر الغلاف الجوي ويتعرض باستمرار للهجوم من المطر والثلج والضباب والغبار ، وحتى الستار الرقيق من الستائر يمكن أن يحجب الشعاع ، مما يقلل من طاقة الضوء بسرعة. كيف يمكن أن ينتقل الليزر إلى مسافة بعيدة دون خسارة ؟

مرة واحدة ، تعثر عامل زجاج في اليونان على هذا الضوء لا يمكن فقط السفر بسرعة من أحد طرفي قضيب زجاجي رفيع إلى الآخر ، ولكن أيضا "مرويض" جدا ، لا يشع في الفضاء الخارجي للقضيب على الإطلاق ، على الرغم من أن القضيب الزجاجي الرقيق منحني ، يمكن أيضًا اتباع الخطوط المنحنية. بعد التحليل ، عندما يضرب الضوء واجهة الزجاج ، يحدث انعكاس كامل.

ألهم الاكتشاف العلماء لمحاولة الألياف الزجاجية المرسومة رقيقة مثل "الأسلاك" للضوء. نتيجة للتجربة ، بغض النظر عن كيفية ثني خيوط الزجاج ، طالما كانت زاوية الحادث مناسبة ، سوف ينعكس ضوء الليزر ذهابًا وإيابًا في خيوط الزجاج ، وسيتم إرسالها "بطاعة" على طول السلك إلى الطرف المقابل بعيدًا. تصبح الإشارة الكهربائية للصورة إشارة بصرية مع تغييرات في الكثافة المقابلة ، ويمكن نقلها إلى مسافة على طول الألياف الضوئية. عندما تتحدث إلى ميكروفون الهاتف ، أو عندما تلتقط الكاميرا صورة ، يتم تحويل الصوت أو الصورة إلى تيار كهربائي ، التي يتم تحويلها إلى سلسلة من الإشارات الرقمية تتكون من "0" أو "1" (حيث "1" يعني أن هناك 5 ضوء ، 0 يعني عدم وجود ضوء) ،جهاز الإرسال البصرييصدر سلسلة من الإشارات الضوئية بضوء وظلال مختلفين من خلال الألياف الضوئية ، وينقلها إلى جهاز الإرسال والاستقبال البصري للطرف الآخر ، حيث تعيد الطرف المستلم إليها إشارة صوت أو صورة ، ويمكن للأشخاص في المسافة سماع الصوت ورؤية الصورة. هذه هي الطريقة التي يعمل بها اتصال الألياف الضوئية.

2. اتصالات الألياف البصرية تسرع نقل المعلومات

قدرة الاتصالات الألياف البصرية كبيرة بشكل مدهش. على ألياف بصرية أرق من الشعر البشري ، يمكن إرسال عشرات الآلاف من المكالمات الهاتفية أو الآلاف من البرامج التلفزيونية في نفس الوقت. إذا تم تشكيل عشرات أو مئات الألياف الضوئية في كابل ألياف بصرية ، يكون القطر الخارجي أصغر بكثير من القطر الخارجي للكابل ، ولكن يتم زيادة السعة بمئات أو آلاف المرات. عادة ما تكون الكابلات مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم ، وسعر غير مكلف ، في حين أن المواد الخام من الألياف البصرية هي الكوارتز ، وهذا هو ، الرمال ، وهي غنية جدا في المصدر. يتمتع اتصال الألياف الضوئية بسرية جيدة وقدرة قوية على مكافحة التدخل ، لذلك يستخدم على نطاق واسع.